Luis Octavio González Salcedo - Alternativas de aprovechamiento de los residuos en la agroindustria

Por otro lado, el aceite obtenido de las semillas de zapallo es fuente de ácidos grasos insaturados como los ácidos oleico, linoleico y palmítico, alcanzando contenido de ácidos insaturados superiores al 78 % (Rezig, Chouaibi, Msaada y Hamdi, 2012). También se ha reportado la presencia de β-caroteno (20.50 ± 0.50 mg/100 g muestra) y α-tocoferol (9.53 ± 1.20 mg/100 g muestra) en el aceite obtenido con CO2 supercrítico (Wang et al., 2017). En cáscara y semillas, ha sido reportado un contenido de fenoles totales de 2.34 y 10.69 mg GAE/g bh, respectivamente, con actividad antioxidante superior al 70 % (Saavedra et al., 2015).

A nivel mundial la papa ocupa el tercer lugar en importancia como producto alimenticio después del arroz y el trigo (Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, 2020), alcanzando una producción, para el 2019, de alrededor de 370 millones de t (FAO, 2021), de las cuales 2.6 millones le correspondieron a Colombia. El principal residuo lo representan las cáscaras. En la región Andina el residuo de diferentes variedades de papa ha sido empleado como materia prima para la extracción de fibra dietaria (40 %) y antioxidantes naturales como polifenoles, β-caroteno y α-tocoferol, incluyendo diferentes métodos ambientalmente aceptados para la separación, purificación y utilización de estos fitoquímicos promotores de la salud (Schieber y Saldaña, 2009). Albishi, John, Al-Khalifa y Shahidi (2013) cuantificaron CF presentes en cáscaras de diferentes variedades de papa y encontraron valores de CF de 4.54 y 13.85 mg EAG/g bs, significativamente mayores que su respectiva pulpa (1.36-2.09 mg EAG/g bs); similar comportamiento se encontró para la actividad antioxidante. En estas muestras se destaca la presencia mayoritaria de ácidos fenólicos, ácido clorogénico, ácido cafeico, ácido p-cumarico y ácido ferúlico con potencial aplicación en la industria alimentaria como antioxidantes. En estudios hechos por Cardoso et al. (2013) fue obtenida una cantidad apreciable de antocianinas (0.44 a 1.0 mg antocianinas/g extracto bs) en cáscaras de papa (Solanum stenotomun).

Por su parte, Narváez-Cuenca, Vincken, Zheng y Gruppen (2013) encontraron presencia de 62 ácidos hidroxicinámicos, conjugados de ácidos hidroxicinámicos y conjugados de ácidos dihidroxicinámicos en extractos de cáscara y pulpa en cultivares de papa colombianos, destacándose ácido clorogénico, ácido neo-clorogénico, ácido, cripto-clorogénico y ácido cafeico. Adicionalmente, reportaron 14 antocianinas aciladas con ácido didroxicinámico en los cultivares con epicarpio púrpura y rojo, quercetina rutinosil glucósido, quercetina di-glucósido y rutina en pulpa. En los cultivares de papa criolla se destaca la presencia de compuestos que contienen ácido hidroxicinámico-hidroxilo, aminas derivadas del ácido dihidroxicinámico y aminas derivadas del ácido dihidroxicinámico.

Es una planta dicotiledónea de la familia Lauraceae, de origen americano (Melgar et al., 2018). La producción de esta fruta alcanzó 7.1 millones de t para el 2019 (FAO, 2021). Su actividad agroindustrial se centra en el aprovechamiento de su pulpa, estando los residuos representados por semilla y epicarpio con el 17.1 % y el 13.8 % de su peso (Wang, Bostic y Gu, 2010).

El epicarpio y la semilla se presentan como fuente importante de CF con propiedades antioxidantes y antiinflamatorias (Saavedra et al., 2017). Se destacan ácidos fenólicos (ácidos hidroxibenzóicos, ácidos hidroxicinámicos y ácidos hidroxifenilacéticos), flavonoides, catequinas, pro-antocianidinas, taninos condensados y otros compuestos polares (Wang et al., 2010; Figueroa, Borrás-Linares, Lozano-Sánchez y Segura-Carretero, 2018a; Figueroa, Borrás-Linares, Lozano-Sánchez y Segura-Carretero, 2018b). En el epicarpio se han identificado catequina, ácido clorogénico, ácido cafeico, p-cumárico ácido, ácido ferúlico, ácido trans-5-O-cafeoil-D-quinico, procianidina B2 y epicatequina (Saavedra et al., 2107; Tremocoldi et al., 2018).

En las semillas se destacan gran variedad de polifenoles, ya que de sus extractos se reconoce su funcionalidad como antioxidante, antiinflamatorio y antimicrobiano. Se destacan también ácidos orgánicos (quínico, málico y cítrico), ácidos fenólicos (protocatecuico, gentísico, 4-hidroxibenzoico, benzoico, p-coumarico, cafeico y ferúlico), flavonoides (quercitina, naringenina) y catequinas (catequina, epicatequina, epicatequina galato) (Calderón-Oliver et al., 2016; Figueroa et al., 2018a; Friščić, Bucar y Hazler, 2016; Rojas-Garbanzo, Zimmermann, Schulze-Kaysers y Schieber, 2016; Saavedra et al., 2017). Estudios reportan diferencias en contenido de polifenoles entre la almendra de la semilla y su cubierta, encontrándose mayor cantidad de ácidos orgánicos y flavonoides en la cubierta de la semilla, mientras que en la almendra de la semilla se encuentran ácidos hidroxicinámicos condensados, catequinas y taninos (Figueroa et al., 2018b).

Adicionalmente, la semilla puede contener hasta el 74 % (bs) de almidón, el cual puede ser aprovechado potencialmente como material base en la elaboración de empaques biobasados o provenientes de fuentes renovables (Alves et al., 2017; Builders, Nnurum, Mbah, Attama y Manek, 2010; Chel-Guerrero, Barbosa-Martín, Martínez-Antonio, González-Mondragón y Betancur-Ancona, 2016; Lacerda et al., 2015).

La agroindustria de la caña de azúcar en Colombia (1.3 % de la producción mundial) se concentra principalmente en los departamentos del Valle del Cauca, Cauca y Risaralda, donde se cultiva todo el año, con una producción promedio de azúcar en el periodo 2014-2018 de 2 293 727 t (Asociación de Cultivadores de Caña de Azúcar de Colombia - Asocaña, 2018). En la cosecha, en la operación de corte resultan la hojarasca y otros residuos, que por lo general se retornan al suelo. Durante el procesamiento el bagazo es el residuo fibroso del tallo de la caña que queda después de triturar y extraer el jugo, obteniéndose aproximadamente 30 t por cada 100 t de caña. Así mismo, en el proceso de obtención del azúcar de mesa se producen otros RyS, entre los que cabe mencionar el bagacillo, las mieles agotadas y la cachaza. También en las destilerías se producen las vinazas.

El bagazo de caña es un subproducto que resulta después de la operación de molienda y extracción del jugo; se aprovecha para producir energía mediante su combustión en ingenios azucareros y trapiches paneleros, para reemplazar el uso de carbón y otros combustibles convencionales. El bagazo puede ser útil como materia prima en la obtención de productos como furfural, carbón activado, aglomerados, alimentación animal; su composición química es celulosa (41 %-44 %), hemicelulosa (25 %-27 %), lignina (20 %-22 %) y otros compuestos considerados materiales extraños (II Gera, 2007). En la tabla 1.2se presenta la composición lignocelulósica de algunos residuos agrícolas.

Los residuos agroindustriales representan un gran potencial como materias primas en la producción de etanol (Quintero, Kafarov, Barajas, Castillo y Mesa, 2009). La principal aplicación del bagazo de caña como materia prima es la obtención biotecnológica de etanol a partir de sus compuestos lignocelulósicos.

A partir de la fibra de bagazo de caña se pueden producir aglomerados, mediante un proceso de adecuación de la fibra que incluye secado, impregnación con resinas y posterior prensado y pulimento de las superficies. Hoy en día los muebles se fabrican usando madera aglomerada obtenida al compactar residuos como el aserrín de madera y otros materiales.

Por otra parte, se han divulgado aplicaciones de aprovechamiento del bagazo para producir compuestos enriquecidos (húmicas), utilizando un proceso biológico de compostaje y preparación de ración para animales sometiéndolo a hidrólisis para mejorar digestibilidad y valor nutricional (II Gera, 2007; Spadotto y Ribeiro, 2006).